Los transformadores de potencia están clasificados por porcentaje de impedancia. Un transformador del 5%, cuando se carga a una corriente secundaria de especificación completa, mostrará una desviación de ~ 5% respecto del voltaje de salida nominal.
¿Cuál es el porcentaje de impedancia de un transformador de energía residencial típico, y por qué es ese el valor típico? ¿O hay una respuesta típica?
No puedo hablar con los estándares estadounidenses / ANSI, pero en Australia utilizamos el estándar AS / NZS 60076.5-2012 Transformadores de potencia - Capacidad para soportar cortocircuitos como guía para la impedancia mínima absoluta de transformadores de potencia. La nota AS / NZS 60076.5 es equivalente a IEC 60076.5.
La Tabla 1 de esa norma proporciona el porcentaje mínimo absoluto de impedancias para varios tamaños de transformadores. No puedo reproducir la tabla completa, pero la parte relevante para usted es:
Table 1 - Recognised minimum values of short circuit impedance for
transformers with two separate windings
Short circuit impedance at rated current
Rated Power (kVA) | Minimum short circuit impedance (%)
------------------+------------------------------------
25 - 630 | 4 %
631 - 1,250 | 5 %
1,251 - 2,500 | 6 %
... | ...
Observando que la mayoría de los transformadores residenciales estarán en el rango de 200 kVA a 2.500 kVA. (Los transformadores de la parte superior del poste pueden ser tan grandes como 500 kVA; después de eso, hasta 2,500 kVA, tienden a montarse sobre el suelo).
La razón por la que se encuentra esta información en la norma sobre "capacidad para soportar cortocircuitos", que es un lugar extraño para encontrarla, es porque la impedancia del transformador es importante para limitar la corriente a través del transformador en condiciones de falla.
Un límite de impedancia mínima implica un límite superior en la corriente de falla de paso, por lo tanto, un límite en la disipación de energía máxima y la fuerza dinámica en condiciones de falla.
La máxima disipación de energía y las fuerzas dinámicas influyen directamente en el diseño del transformador. Por ejemplo, el AS60076.5 exige que el transformador debe soportar dos segundos a la corriente máxima de falla sin sufrir daños por el calentamiento, por lo que los espesores del conductor, etc., deben elegirse para lograr esto.
En una conjetura, los valores exactos encontrados en la Tabla 1 fueron elegidos porque se encontró (experimentalmente) que estas eran las impedancias más bajas que era posible especificar, mientras que todavía tenía un transformador suficientemente confiable y robusto.
Los transformadores se pueden pedir con una impedancia diferente a la mínima establecida en AS 60076.5, que es solo una sugerencia. Es común ordenar transformadores con una impedancia más alta, por lo que se reducen los niveles de falla en el sistema LV. He visto transformadores de 2,500 kVA ordenados con una impedancia del 12%, que es el doble de la impedancia estándar mínima, para fines de limitación de fallas.
Es no común pedir un transformador con una impedancia menor que la estándar, ya que tal transformador tendrá un nivel de falla de LV muy alto, lo que es malo para la seguridad del equipo y del personal. Además, el alto nivel de falla tenderá a hacer que el transformador se autodestruya bajo falla. Como tales, los transformadores con una impedancia inferior a la mínima solo se pedirían si realmente supiera lo que estaba haciendo, y estuviera dispuesto a renunciar a algunos de los requisitos de resistencia a fallas establecidos en AS60076.5.
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